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▶ 유체역학을 다루는 포스팅
9. Cavitation (공동 현상)
9.1) 정의 및 원리
Cavitation은 유체 내에서 낮은 압력으로 인해 기포가 형성되고 붕괴되는 현상입니다. 이 현상은 유체가 특정 압력 이하로 떨어졌을 때 발생하며, 기포의 형성과 붕괴는 유체와 주변 구조물에 손상을 줄 수 있습니다.
9.1.1) Cavitation의 원인
- 유체의 압력이 국소적으로 증기압보다 낮아질 때 발생합니다.
- 높은 속도에서의 압력 감소, 날카로운 모서리 주변의 유체 흐름, 펌프 또는 터빈의 빠른 움직임 등에서 발생할 수 있습니다.
9.1.2) Cavitation의 영향
- 기포의 붕괴는 충격파를 발생시켜 재료의 침식을 유발합니다.
- 소음, 진동, 효율 감소 등을 초래할 수 있습니다.
9.2) 예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 펌프에서 유체의 속도가 증가하면서 발생하는 cavitation을 분석하시오. 유체의 증기압은 2300 Pa, 입구에서의 압력은 5000 Pa입니다.
풀이: Cavitation 발생 조건은 유체의 압력이 증기압보다 낮아질 때입니다. 유체의 입구 압력이 5000 Pa이고 증기압이 2300 Pa이므로, 속도가 증가하여 압력이 2300 Pa 이하로 떨어지면 cavitation이 발생할 수 있습니다.
예제 2
문제: 날카로운 모서리 주변에서 발생하는 cavitation의 가능성을 평가하시오. 유체의 압력은 3000 Pa, 증기압은 2500 Pa입니다.
풀이: 날카로운 모서리 주변에서는 유체의 압력이 급격히 낮아질 수 있습니다. 유체의 초기 압력이 3000 Pa이고 증기압이 2500 Pa이므로, 모서리 주변에서 압력이 2500 Pa 이하로 떨어지면 cavitation이 발생할 위험이 있습니다.
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